The role of ligneous vegetation for livestock nutrition in the sub-Sahelian and Sudanian zones of West Africa: Potential effects of climate change

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Kurzbeschreibung

Aufgrund der starken Abhängigkeit von Niederschlägen und natürlichen Ressourcen gelten Ackerbau und Viehzucht im subsaharischen westlichen Afrika als besonders anfällig für klimatischen Wandel. Verstärkt wird dies durch das geringe Anpassungsvermögen der lokalen Bauern und Viehzüchter an die neuen Umstände. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Untersuchung der zu erwartenden Einflüsse zukünftiger Klimaveränderungen auf die Tierernährung und Weidenutzung in der südlichen Sahelzone und der nördlichen und südlichen Sudanzone in Burkina Faso. Um dies zu erreichen, wurden von 2009 bis 2010 drei Studien durchgeführt; dafür ausgewählt wurden die Dörfer und Dorfgebiete (100 km²) von Taffogo (südliche Sahelzone), Nobere und Safane (nördliche Sudanzone) und Sokouraba (südliche Sudanzone). Die Wahl von zwei Dörfern in der nördlichen Sudanzone war begründet durch die Dichotomie zwischen intensiver landwirtschaftlicher Nutzung und hoher Bevölkerungsdichte in Safane und geringer ackerbaulicher Nutzungsintensität in der Pufferzone zwischen dem Dorf Nobere und dem Nationalpark Pô.

Unter Verwendung globaler Navigations- (GPS) sowie Geoinformationssysteme (GIS) wurden räumliche und zeitliche Veränderungen in der Weidenutzung sowie im Fressverhalten von Rindern, Schafen und Ziegen in den vier Dörfern untersucht. Hierzu wurden pro Dorf jeweils drei Herden der genannten Haustierarten über einen Zeitraum von einem Jahr beobachtet (Kapitel 2). Die längsten Weidewege (km/Tag) waren während der heißen Trockenzeit (März – Mai) festzustellen. Schafe (18,8) und Rinder (17,4) legten dabei signifikant größere Distanzen zurück als Ziegen (10,5; p<0,05). Die tägliche Weidedauer lag zwischen sechs und elf Stunden und war bei den Rindern länger als bei den kleinen Wiederkäuern (p<0,05). Artunabhängig wurden 52–72% des Weidetages mit der Aufnahme von Futter verbracht. In der südlichen Sahelzone verbrachten die Herden mehr Zeit pro Tag auf den Weideflächen und legten zudem größere Distanzen zurück als in den beiden sudanischen Zonen (p<0,01); die effektive Fresszeit war dagegen in der südlichen Sudanzone am längsten (p<0,05). Eine proportionale Abnahme von Ruhephasen war während der Regenzeit (Juni – Oktober) im Vergleich zur kühlen (November – Februar) sowie heißen Trockenzeit zu beobachten (p<0,05), während gleichzeitig der proportionale Anteil der Marschzeit zunahm. Unabhängig von der Jahreszeit erfolgte die Futteraufnahme in der südlichen Sahelzone bei allen drei Arten signifikant häufiger in bewaldeten Bereichen (Baumdeckung 5-10% oder Strauchdeckung >10%), während sie sich in den beiden sudanischen Zonen vornehmlich auf Waldflächen (Baumdeckung >10%) konzentrierte. Daraus lässt sich ableiten, dass bei gleichzeitiger Ausdehnung von landwirtschaftlich genutzten Flächen verbleibende Waldinseln und baumreiche Bereiche, einschließlich älterer (und damit buschbestandener) Brachflächen wertvolle Weidegründe für die lokalen Wiederkäuerherden darstellen. Es sollten daher Maßnahmen ergriffen werden, um dem Rückgang solch bewaldeter Bereiche entgegenzuwirken und gleichzeitig den Schutz sowie die (Wieder-)Anpflanzung dürretoleranter Futterbäume aktiv zu fördern.

In einer weiteren Studie (Kapitel 3) wurde die Futterselektion der genannten Herden weidender Rinder und kleiner Wiederkäuer untersucht, und 75 Tierhalter zum Weideverhalten ihrer Tiere sowie zur Behandlung von Tierkrankheiten mit traditionellen pflanzlichen Medikamenten befragt. Ziel war es, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Ernährung und Gesundheit der Nutztiere zu erfassen. Über alle drei untersuchten agro-ökologischen Zonen hinweg zeigen die Ergebnisse eine bevorzugte Nutzung holziger Futterpflanzen durch die drei Tierarten. Der Anteil der auf Selektion solcher Pflanzen verwendeten Zeit an der Gesamfreßzeit war dabei bei Ziegen signifikant höher als bei Schafen und Rindern (p<0,01). Die Bedeutung holziger Arten für die Tierernährung war in der südlichen Sahelzone sowie in der nördlichen Sudanzone ausgeprägter als in der südlichen Sudanzone, und in der kühlen und heißen Trockenzeit jeweils höher als während der Regenzeit. Lediglich Ziegen wiesen eine ganzjährlich gleich bleibende Präferenz für holzige Futterpflanzen auf. Insgesamt 75 holzige Arten wurden von den Tieren im Laufe eines Jahres gefressen. Dabei zeigten Rinder eine starke Präferenz für Afzelia africana, Pterocarpus erinaceus und Piliostigma sp., während Schafe und Ziegen vorrangig Balanites aegyptiaca, Ziziphus mauritiana and Acacia sp. selektierten. Der Rohproteingehalt (in der Trockenmasse) von Früchten und Blättern der bedeutendsten Futterpflanzen reichte von 7% bis 13% bei Hülsen sowie 10% bis 18% bei Blättern. Der Anteil an verdaulicher organischer Substanz variierte bei diesen Arten zumeist zwischen 40% und 60%, während die Konzentration an Gesamtphenolen, kondensierten Tanninen und Lignin (ADL) gering war. Die Ergebnisse der Befragungen von Viehhaltern wiesen auf eine zunehmende Bedeutung holziger Futterpflanzen für die Ernährung der weidenden Wiederkäuer hin, während ihr Einsatz als Medizinalpflanzen für Tiere in den letzten zwei Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung verlor. Somit stellen holzige Arten qualitativ und quantitativ auch weiterhin eine wichtige Futtergrundlage für die pastoralen und agro-pastoralen Viehbestände in Burkina Faso dar, und werden in ihrer Bedeutung noch zunehmen, wenn die Produktivität der Krautschicht kommunaler Weideflächen infolge klimatischer Veränderungen und anthropogenen Druck weiter sinkt. Um die Vorzüge holziger Futterpflanzen zu nutzen, sollten solche Arten, insbesondere mit guter lokaler Adaptation, in den agro-pastoralen Systemen erhalten und (wieder) verbreitet werden. Neben einer Verbesserung der Ernährungssituation der lokalen Herden würde dies gleichzeitig die Artenvielfalt sowie die Bodenfruchtbarkeit auf degradierten Weideflächen erhöhen.

Mithilfe von Haushaltsbefragungen von 76 Ackerbauern und 83 Viehhaltern in den genannten vier Dörfern sowie im Dorf Zogoré (südliche Sahelzone) und Karangasso Vigué (nördliche Sudanzone) und weiteren partizipativen Methoden wurde die Wahrnehmung von Phänomenen des Klimawandels durch die örtliche Bevölkerung sowie deren Anpassungsstrategien analysiert (Kapitel 4). Die Mehrzahl der befragten Personen berichtete von steigenden Temperaturen und abnehmenden Regenmengen innerhalb der letzten zwei Jahrzehnte. Die Wahrnehmung des Temperaturanstiegs entspricht dabei den Ergebnissen der regional erhobenen Klimadaten durch den meteorologischen Dienst Burkina Fasos, während der Eindruck von rückläufigen Niederschlagsmengen im Widerspruch zu den vorliegenden meteorologischen Daten steht, welche einen leichter Anstieg der Niederschlagsmenge in der Region verzeichnen. Laut Aussage aller befragten Bauern haben Klimaveränderungen negative Auswirkungen auf den Ernteertrag sowie die Viehhaltung. Die meisten Bauern haben daher bereits Anpassungsstrategien entwickelt, um diese negativen Folgen abzumildern. Obwohl die meisten dieser Gegenmaßnahmen wirkungsvolle Strategien gegen wiederkehrende Dürren und klimatische Veränderungen darstellen, sind sie weitgehend unwirksam im Kampf gegen zu erwartende extreme Klimaereignisse. Daher sollte es Ziel staatlicher und nichtstaatlicher Organisationen sein, effektive politische Instrumente und praktische Maßnahmen auf lokaler, regionaler, und nationaler Ebene zu entwickeln, die die Folgen des Klimawandels für die landwirtschaftliche Bevölkerung abmildern und damit gleichzeitig ihren Fortbestand sichern. Solche Anpassungsprogramme sollten standortbezogen sein und die bisherigen Erfahrungen der lokalen Bevölkerung im Umgang mit klimatischer Variabilität und mit klimatischen Veränderungen berücksichtigen.

Summary

Climate change and variability in sub-Saharan West Africa is expected to have negative consequences for crop and livestock farming due to the strong dependence of these sectors on rainfall and natural resources, and the low adaptive capacity of crops farmers, agropastoralist and pastoralists in the region. The objective of this PhD research was to investigate the anticipated impacts of expected future climate change and variability on nutrition and grazing management of livestock in the prevailing extensive agro-pastoral and pastoral systems of the Sahelian and Sudanian zones of Burkina Faso. To achieve this, three studies were undertaken in selected village territories (100 km² each) in the southern Sahelian (Taffogo), northern Sudanian (Nobere, Safane) and southern Sudanian (Sokouraba) zone of the country during 2009 and 2010. The choice of two villages in the northern Sudanian zone was guided by the dichotomy between intense agricultural land use and high population density near Safane, and lower agricultural land use in the tampon zone between the village of Nobere and the National Park Kaboré Tambi of Pô.

Using global positioning and geographical information systems tools, the spatio-temporal variation in the use of grazing areas by cattle, sheep and goats, and in their foraging behaviour in the four villages was assessed by monitoring three herds each per species during a one-year cycle (Chapter 2). Maximum itinerary lengths (km/d) were observed in the hot dry season (March-May); they were longer for sheep (18.8) and cattle (17.4) than for goats (10.5, p<0.05). Daily total grazing time spent on pasture ranged from 6 – 11 h with cattle staying longer on pasture than small ruminants (p<0.05). Feeding time accounted for 52% – 72% of daily time on pasture, irrespective of species. Herds spent longer time on pasture and walked farther distances in the southern Sahelian than the two Sudanian zones (p<0.01), while daily feeding time was longer in the southern Sudanian than in the other two zones (p>0.05). Proportional time spent resting decreased from the rainy (June – October) to the cool (November – February) and hot dry season (p<0.05), while in parallel the proportion of walking time increased. Feeding time of all species was to a significantly high proportion spent on wooded land (tree crown cover 5-10%, or shrub cover >10%) in the southern Sahelian zone, and on forest land (tree crown cover >10%) in the two Sudanian zones, irrespective of season. It is concluded that with the expansion of cropland in the whole region, remaining islands of wooded land, including also fields fallowed for three or more years with their considerable shrub cover, are particularly valuable pasturing areas for ruminant stock. Measures must be taken that counteract the shrinking of wooded land and forests across the whole region, including also active protection and (re)establishment of drought-tolerant fodder trees.

Observation of the selection behaviour of the above herds of cattle and small ruminant as far as browse species were concerned, and interviews with 75 of Fulani livestock keepers on use of browse as feed by their ruminant stock and as remedies for animal disease treatment was undertaken (Chapter 3) in order to evaluate the consequence of climate change for the contribution of browse to livestock nutrition and animal health in the extensive grazing-based livestock systems. The results indicated that grazing cattle and small ruminants do make considerable use of browse species on pasture across the studied agro-ecological zones. Goats spent more time (p<0.01) feeding on browse species than sheep and cattle, which spent a low to moderate proportion of their feeding time on browsing in any of the study sites. As far as the agro-ecological zones were concerned, the contribution of browse species to livestock nutrition was more important in the southern Sahelian and northern Sudanian zone than the southern Sudanian zone, and this contribution is higher during the cold and hot dry season than during the rainy season. A total of 75 browse species were selected on pasture year around, whereby cattle strongly preferred Afzelia africana, Pterocarpus erinaceus and Piliostigma sp., while sheep and goats primarily fed on Balanites aegyptiaca, Ziziphus mauritiana and Acacia sp. Crude protein concentration (in DM) of pods or fruits of the most important browse species selected by goats, sheep and cattle ranged from 7% to 13% for pods, and from 10% to 18% for foliage. The concentration of digestible organic matter of preferred browse species mostly ranged from 40% to 60%, and the concentrations of total phenols, condensed tannins and acid detergent lignin were low. Linear regression analyses showed that browse preference on pasture is strongly related to its contents (% of DM) of CP, ADF, NDF and OM digestibility. Interviewed livestock keepers reported that browse species are increasingly use by their grazing animals, while for animal health care use of tree- and shrub-based remedies decreased over the last two decades. It is concluded that due to climate change with expected negative impact on the productivity of the herbaceous layer of communal pastures browse fodder will gain in importance for animal nutrition. Therefore reestablishment and dissemination of locally adapted browse species preferred by ruminants is needed to increase the nutritional situation of ruminant stock in the region and contribute to species diversity and soil fertility restoration in degraded pasture areas.

In Chapter 4 a combination of household surveys and participatory research approaches was used in the four villages, and additionally in the village of Zogoré (southern Sahelian zone) and of Karangasso Vigué (northern Sudanian zone) to investigate pastoralists’ (n= 76) and agro-pastoralists’ (n= 83) perception of climate change, and their adaptation strategies in crop and livestock production at farm level. Across the three agro-ecological zones, the majority of the interviewees perceived an increase in maximum day temperatures and decrease of total annual rainfall over the last two decades. Perceptions of change in climate patterns were in line with meteorological data for increased temperatures while for total rainfall farmers’ views contrasted the rainfall records which showed a slight increase of precipitation. According to all interviewees climate change and variability have negative impacts on their crop and animal husbandry, and most of them already adopted some coping and adaptation strategies at farm level to secure their livelihoods and reduce negative impacts on their farming system. Although these strategies are valuable and can help crop and livestock farmers to cope with the recurrent droughts and climate variability, they are not effective against expected extreme climate events. Governmental and non-governmental organisations should develop effective policies and strategies at local, regional and national level to support farmers in their endeavours to cope with climate change phenomena; measures should be site-specific and take into account farmers’ experiences and strategies already in place.